浅谈南水北调渠道衬砌混凝土施工

1围堤护砌砼裂缝产生的主要原因

从技术角度分析,山东生产的衬砌机形式为滑模式,在混凝土的厚度控制、振捣保障、平整度控制以及120m/台班生产速度上目前是没有任何一个厂家能比,,但也存在较大的问题。就此问题来讲,混凝土的入仓和振捣可以满足质量要求,但收面、切缝工作以及最早的人工削皮不能满足它的生产需要。混凝土入仓可以增加混凝土水平运输设备来满足,振捣主要是靠两侧箱体的振捣棒进行振捣,每台衬砌机的振捣棒多达30个,在加上滑模自重和机械本身自重,理论分析可以满足混凝土密度要求,但仍有局部混凝土密度不能达到要求;混凝土收面工作不能满足衬砌机的生产速度,主要原因关系到配合比和渠坡结构,渠坡结构为1:2或1:2.5,配合比要求塌落度为4~8cm,这样混凝土衬砌速度过快很容易造成浇筑好的混凝土收面工作滞后造成初凝,无法进行收面,这样就不能满足混凝土糙率要求;混凝土浇筑速度过快也会使后期机械切缝工作不能跟进,混凝土水化热不能很好的释放产生裂缝。同样河南开封生产的衬砌机最大极限为60~80m/台班,人工收面和机械切缝工作基本和混凝土浇筑速度相匹配,但浇筑后的混凝土密度、厚度、平整度等质量不是很好。

3结语

2.5.4、混凝土养护

2围堤护砌混凝土质量控制措施

2.5.2、混凝土厚度

为防止上述裂缝的出现,必须控制围堤护砌混凝土的质量,具体措施如下:一是围堤的坡面为1.0∶3.5,混凝土护砌采用衬砌机械施工,由皮带输送,根据试验段得出的结论,混凝土坍落度控制在7cm左右最好,过小不易提浆,过大在坡面上难以成型。二是围堤机械化护砌混凝土施工应先进行一段试验段,试验段长度不小于100m.通过试验段的施工,可以了解衬砌机械化施工系统的机械性能和生产能力,确定衬砌机的适宜工作参数,如衬砌机工作速度以7~8m/h为宜,同时确定了施工生产组织形式和人员编制,制定切实可行的施工组织方案和施工工艺流程。三是围堤坡面基础验收后,及时铺设聚苯乙烯泡沫板,基面不平整的地方用细砂填平,使泡沫板紧贴基础面,无架空等现象,在衬砌混凝土振捣时,泡沫板不会有回弹,保证了混凝土振捣的密实性。四是在聚苯乙烯泡沫保温板上铺设复合土工膜加强防渗,关键在于膜与膜之间的焊接,要控制好焊接速度和温度,焊接完成后要进行充气加压检测,如有漏气现象,则必须用手枪焊补焊,铺设好的土工膜应当平整,无皱褶。五是安排专人负责指挥布料,布料前试验员对混凝土进行坍落度检测,由衬砌机械的皮带输送机布料,布料合理,混凝土卸料入仓的下落高度不超过1.2m,同时控制布料厚度,根据生产性试验确定,当混凝土的坍落度在7cm时,松铺系数宜在1.0~1.4.布料与振动碾压速度相适应,布料后及时振捣。衬砌机工作时宜匀速连续,控制好振动碾压时间,使混凝土不过振、漏振或欠振,达到表面泛浆,振动碾压的小车上下行走速度为2~3m/min.衬砌后的板面上如果出现漏石、蜂窝等现象,应及时人工补原浆混凝土,并重新振动碾压。当衬砌机行走移动时,混凝土表面出现隆起或凹面时,说明振动碾压小车高度设置有误,应及时调整,并重新碾压振捣。六是围堤护砌工程对护砌表面的平整度要求非常高;当围堤混凝土护砌成型后,应用专门的工作台车进行抹面,在混凝土初凝前及时压光处理,消除表面气泡,混凝土表面平整、光滑、无抹痕,加强抹面的质量控制,使混凝土表面平整度严格地控制在2.5mm/m以内。七是将水源接入施工场地,采用草帘或土工布覆盖,洒水养护,养护时间不少于28d,避免产生温度裂缝。大风时,可在草帘上再覆盖1层塑料布,减少水分挥发。八是围堤护砌混凝土分别采取通缝和半缝来满足温胀和沉降的要求;其中通缝为预留缝、半缝为切割缝。半缝采用切割机切缝施工,在护砌混凝土抗压强度为1~5MPa时切缝最好,可根据天气变化情况适当调整。及时按要求切缝,可有效阻止围堤护砌混凝土板裂缝的产生。

电动抹面机进行收面,局部不平整部位人工在进行处理。

要使水库围堤护砌长期发挥效益和减少库区水资源浪费,预防水库围堤护砌裂缝的出现,是一项十分复杂和艰巨的施工任务。只有不断积累施工经验,完善和提高水库围堤护砌的施工技术水平,才能更好地服务于大型水利工程建设。

衬砌机施工过程中控制要点有很多,但目的只有一个–确保混凝土的内在质量要求和外观质量要求,达到混凝土内实外光的效果。随着现代化机械设备越来越先进的趋势,混凝土的质量也从以前的基础上提高了很多,仅渠道衬砌混凝土来讲,从以前人工衬砌到现在大面积使用衬砌机施工,都加强了我国水利行业的实力,相信在南水北调西线工程、中线分支工程以及国内更多类似薄壁混凝土工程中,不论从混凝土质量、安全还是施工进度使用衬砌机施工都将会被推广。

沧州渤海新区供水工程为引黄济冀工程,位于沧州市东部,工程由引水工程、调蓄工程、供水工程三大部分组成。其中调蓄工程即杨埕水库,是沧州市东部地区供水工程的核心工程。水库围堤长12.097km,堤高8m,面积10.9k㎡,蓄水深度6.5m,总库容6568万m3。沧州市东部地区供水工程围堤护砌项目是杨埕水库新建工程的一部分,水库围堤护砌采用现浇混凝土护坡结构,工程采用机械化施工。本文结合沧州市东部地区供水工程围堤护砌项目的施工情况,对机械化混凝土施工过程中裂缝产生的原因作了简单的分析,并提出了预防裂缝的具体措施。

准备工作完成后进行土工膜的焊接,焊接工艺及控制参数根据试验结论进行实施,先用封口机将最下层的土工布缝合,再用热楔焊焊机对夹膜进行焊接,焊机温度控制在300~350。C范围内,行走速度控制在0.8~1m/min之间,温度过高会导致土工膜被烫伤,温度过低土工膜不能结合,导致焊缝不合格;焊机行走速度过快或过慢也会导致土工膜焊接不合格,夹膜焊缝检测采用充气法,并经监理工程师现场检测,焊缝合格后将上层土工布用封口机缝合。铺设好的复合土工膜由专人看管,防止被人为或机械刮伤,保持表面清洁。为方便施工人员行走,土工膜又不被破坏制作行走梯放在渠道坡面,根据实际施工情况进行移动,这样即避免土工膜被破坏,又能使现场施工人员在坡面上行走,还得解决因土工膜被破坏所造成的经济损失和返工。

裂缝是混凝土结构物中普遍存在的问题,混凝土裂缝产生的原因很多,往往是多种不利因素综合作用的结果,其中施工不规范为主要因素。围堤护砌采用机械化施工,其重点是要保证混凝土衬砌工程的质量,因此控制裂缝的出现显得尤为重要。产生混凝土裂缝的主要原因有三方面:一是混凝土的组成成分和原材料的检测、试验;二是选用衬砌形式,合理地分缝分块,避免衬砌面基础过大;三是施工的季节、气候及所处地理位置的土质状况。因此,在施工过程中要特别从原材料、混凝土配合比、施工工艺、建基面处理及混凝土养护等方面加强控制,尽量减少裂缝的出现,以确保工程的应用效果和耐久性。其根据不同的成因可以分为以下几种类型。1.1温度裂缝由于混凝土结构在硬化期间表面和内部温差较大,此时其表面将受到很大的拉应力而出现裂缝。表现为:走向无一定规律,一般薄板类和长度较大的构件进深和贯穿的温度裂缝与短边平行或接近平行,沿长度方向分段出现,宽度不一,出现在施工期间,但进深裂缝或贯穿裂缝一般出现在浇筑后2~3个月。温度影响系数受多种因素影响,其中温度、湿度、散热界面、初凝时间、风速、温差等影响较大,特别是风速和温差较大时,温度影响系数较大。1.2干缩裂缝多出现在混凝土终凝后的养护阶段,主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而造成的,较大的表面干缩变形受到混凝土内部的约束,产生较大的拉应力而导致裂缝。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性、耐久性,引起钢筋的锈蚀,在水压力作用下会产生水力劈裂,影响混凝土的承载力等。混凝土干缩主要与水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量及现场养护等有关。1.3外力荷载作用产生的裂缝常见的是局部位置堆放材料超过承重能力,造成受力结构进深、贯穿裂缝;还有就是在混凝土强度未达到规范要求的情况下,拆除支撑和模板,致使混凝土结构遭到破坏,导致裂缝。1.4化学反应引起的裂缝混凝土拌合后骨料、水泥的碱活性反应使其体积增大,造成结构疏松、膨胀开裂,此裂缝一旦出现就很难补救。另外,由于浇筑、振捣不良或者钢筋保护层较薄,致使钢筋产生锈蚀,体积膨胀,也会导致混凝土胀裂,此种裂缝多在纵向沿钢筋的位置出现。1.5伸缩缝质量不好引发裂缝围堤伸缩缝填料嵌填粗糙,造成围堤渗漏量大,降低了土基强度而诱发裂缝。主要原因为:对缝内的杂质、污染物等清理不彻底;填料嵌填因缝小而有一定难度,造成填料不能与衬砌面很好地结合;填充饱满度不够。1.6基面平整度引发裂缝围堤基面的表面平整度将影响混凝土的约束力,过大的凹凸会造成局部应力集中,产生裂缝,基层厚度不一致,过薄处或厚薄交界处将成为薄弱断面,在混凝土收缩时将难以承受拉应力而开裂。1.7沉陷裂缝由于地基土质不均、回填不实或浸水造成的不均匀沉降所致,此类裂缝多为进深或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝往往有一定的错位;削坡时对坡基原状土的扰动致使坡基土密实度达不到要求,且回填难度大,均匀性差,难以承受混凝土的压力,造成混凝土板沉陷扭曲、移位甚至坍塌。
1.8塑性收缩裂缝塑性收缩裂缝是混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩,一般在于热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细、长短不一且互不连贯状态。其产生的原因主要为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使体积急剧收缩,而此时混凝土本身的强度又无法抵抗这种收缩,因此产生龟裂。主要影响因素有水灰比、凝结时间、环境温度、风速和相对湿度等。1.9沉缩裂缝其是混凝土硬化前没有沉实、沉实不足或不匀而产生的,此时混凝土尚处于塑性阶段。产生的主要原因为:骨料级配不好,用水量大等;振捣不密实、骨料下沉过多或表层浮浆过多;没有及时抹压,且表面覆盖不及时,水分散失快,产生干缩。

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复合土工膜材料尺寸为5.5m*50m,渠坡、齿槽、路缘石底部铺设的土工膜共约16m,为使土工膜浪费减少到最低限度,在铺设时先将土工膜按尺寸、匹幅铺好,膜与膜之间不能有褶皱,每卷土工膜长度要比实际的长度要长,复合土工膜垂直于水流方向铺设,膜与膜重合10㎝进行焊接。在铺每趟时将焊接接头预留好后用剪刀剪断。土工膜铺好后要进行固定,土工膜的作用主要是防水,坚决杜绝用尖锐的材料固定,最好使用土、石头或其它重物将其压紧,以免被风吹走。

混凝土密度也是建设单位最关心的一项指标,但唯一有弊病的就是混凝土设计密度远远大于规范要求密度,一定程度上很难达到要求。最初衬砌混凝土设计级配为二级配,混凝土密度为2380kg/m3,含气量控制在4.5%~5%,后来修订的有关机械化衬砌的施工规范中规定衬砌混凝土级配为一级配,混凝土密度仍为2380kg/m3,含气量控制在4.5%~5%,砂石骨料没有改变。从各种规范中查得含气混凝土一级配控制在2320kg/m3,根本达不到要求。另一方面就是从混凝土拌和、运输、布料以及现场振捣施工工艺要做好,否则更不会达到要求。提高混凝土密度要不从更换砂石骨料,要不将设计指标降低,按照国家发布的规范进行控制,提高现场施工工艺、振捣能力并不能改变本质。

2.3复合土工膜的铺设

对于渠道工程来说,衬砌混凝土施工是最关键也是成本控制的主要环节。从质量来分析,坡比为1:2,坡长14.53~17.5m,厚度为10cm,混凝土板因温度变化、切缝延迟等现象产生裂缝、平整度不好控制等缺陷。为消除这些问题并满足国家现在机械化施工的性质,渠坡混凝土施工采用了衬砌机进行施工、切缝采用了电动切缝机进行切缝,较好的控制了混凝土的通病。

切缝工作同养护工作一样,为使混凝土产生的水化热不能很好的释放产生裂缝,切缝工作要跟进。砼切缝工作在砼浇筑完成24~30h、砼强度达到1-5Mpa时用专用切缝机配行走轨道、绞车进行横缝、纵缝的施工,横缝、纵缝位置的确定是由测量队现场测量放样,切缝人员根据放样单进行确定,用墨线标明。位置确定后进行切缝,切缝机的行走速度控制在5~10m/min,横缝、纵缝的缝宽、缝深严格按设计要求进行切缝,在切缝过程中不断抽查缝深、缝宽,发现不合格的及时进行切缝机的调整。

2.1渠道坡面的修整

2.2保温板的铺设

渠道衬砌机大面积施工和应用在目前国内除南水北调工程之外没有其它工程大范围应用。目前就南水北调中线来说衬砌机生产厂家有很多,大规模生产的仅有山东、河南开封两大产家,部分为施工单位自己研制生产,评价较好的是山东和德国合资生产的滑模衬砌机,在混凝土密度、厚度、平整度以及生产速度均超过了河南开封生产的以及各施工单位生产的衬砌机,但唯一一点就是价格要比其它厂家生产的机械高出4~5倍。据统计,现南水北调工程中购买山东生产的衬砌机的施工单位仅有1/3,其主要原因还是高达150万的设备费用使很大一部分施工单位不能接受。

2.渠道坡面衬砌混凝土的施工

2.5.5、机械切缝

美高梅4858mgm,复合土工膜施工之前首先要对复合土工膜的焊接工艺进行试验,抗拉强度至少不能低于母材的80%,从试验得出适应与现场实际操作、施工的一些技术参数。

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